一种金属圆管滚压渐进成形用滚压模块

技术领域

本发明涉及一种金属圆管滚压渐进成形用滚压模块。

背景技术

金属波纹管是一种外型呈现规则波浪状、带有横向波纹的管类零件。它具有较高的弯曲疲劳强度和弹性稳定性，在外力作用下能产生轴向、横向和角向位移，常作为弹性元件，用于制造补偿器、柔性相连件、换热器等，广泛应用在航空航天、电力仪表、石油化工、汽车船舶等各领域。

波纹管的成形工艺有机械成形、液压成形和焊接成形等。液压胀形成形工艺相对复杂，且对波纹形状有一定限制，不太容易成形波纹高度高且波纹宽度窄的波纹管。机械胀形通常采用多个模瓣径向撑开、胀形而成，成形质量不易控制，且模瓣均针对性设计，通用性不强。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种能够地滚压出波纹高度高、波纹宽度窄的波纹管的、且模块化程度高、通用性强、结构稳定可靠的金属圆管滚压渐进成形用滚压模块。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种金属圆管滚压渐进成形用滚压模块，包括滚轮机构、径向撑开传动机构、轴向旋转传动机构和支架；所述滚轮机构包括由第一滚轮第二滚轮组成的滚轮组、支撑杆；所述径向撑开传动机构包括第一电机、第一联轴器、丝杠和丝杠螺母和连接杆；所述轴向旋转传动机构包括第二电机、第二联轴器、滚动连接轴；所述支架包括电机安装架、筒体、圆形底盖、圆筒箱体；其中第一电机、电机安装架、第一联轴器、丝杠、丝杠螺母、圆形底盖、滚动连接轴、第二联轴器和第二电机同轴安装；

所述圆形底盖上均布安装有6根支撑杆，所述支撑杆的一端安装有滚轮组，且所述的滚轮组位于圆形底盖的外侧；所述丝杠的一端通过第一联轴器与第一电机相连，且所述丝杠与第一电机之间的第一联轴器上还套装有电机安装架，所述电机安装架上固定安装有第一电机，所述丝杠的另一端通过轴承与圆形底盖相连；所述丝杠螺母与丝杠啮合相连；所述连接杆的一端与支撑杆的另一端相连，所述连接杆的另一端与丝杠螺母外壁相连；所述电机安装架与圆形底盖之间安装有筒体；

所述圆筒箱体内固定安装有第二电机；所述滚动连接轴的一端通过第二联轴器与第二电机连接，另一端与圆形底盖固连。

所述滚轮机构包括6组由第一滚轮第二滚轮组成的滚轮组；所述6根支撑杆上分别安装有1组滚轮组；所述支撑杆的一端端部开设有支撑杆轴承安装孔，所述支撑杆轴承安装孔内安装有深沟球轴承；且位于所述支撑杆一侧位置的深沟球轴承上安装有第一滚轮，位于所述支撑杆另一侧位置的深沟球轴承上安装有第二滚轮；且所述第二滚轮与第一滚轮通过螺钉和螺母固连；

所述支撑杆轴承安装孔下方位置的支撑杆上还开设有限位平台，用以防止滚轮组与筒体、圆形底盖接触，所述支撑杆另一端侧面安装有转接连接平台，所述支撑杆侧面开设有T形槽；所述转接连接平台上开设有支撑杆轴安装通孔，所述转接连接平台通过支撑杆轴安装通孔与连接杆相连；

所述第一滚轮为一面为曲面，一面为平面的滚轮；所述第一滚轮上平面侧开设有支撑杆轴承安装孔和深沟球轴承安装用第一环槽，所述第一滚轮上平面侧中间位置开设有螺钉安装通孔，所述螺钉安装通孔外周的第一滚轮上开设有与深沟球轴承内孔配合用的轴面，所述轴面底部的第一滚轮上开设有呈台阶状的轴肩；所述第一滚轮上曲面侧的第一滚轮曲面中间位置开设有第一凹台，且所述第一凹台与螺钉安装通孔中心位置连通；

所述第二滚轮也为一面为曲面，一面为平面的滚轮；所述第二滚轮上平面侧开设有第一滚轮上轴面配合使用的轴面安装凹台；所述第二滚轮上平面侧中间位置开设有螺母安装通孔，所述轴面安装凹台外周开设有支撑杆轴承安装孔和深沟球轴承安装用第二环槽，所述第二环槽和轴面安装凹台之间开设有与第一滚轮上呈台阶状的轴肩配合使用的轴承定位凸台；所述第二滚轮上曲面侧的第二滚轮曲面中间位置开设有第二凹台，且所述第二凹台、螺母安装通孔、轴面安装凹台、第二环槽、轴承定位凸台中心位置连通；

所述连接杆的两端一体成形安装有连接杆连接平台，且所述连接杆连接平台的侧面开设有连接杆安装通孔；

所述丝杠螺母的外侧安装有与连接杆根数相等且位置对应的连接块，所述连接块上开设有连接块安装孔，所述丝杠螺母中空内侧开设有丝杠螺母内螺纹；

所述丝杠螺母内螺纹与丝杆啮合相连；所述连接杆一端的连接杆连接平台通过连接杆安装通孔利用销与支撑杆上的转接连接平台的支撑杆轴安装通孔相连，所述连接杆另一端的连接杆连接平台通过连接杆安装通孔利用销与丝杠螺母上连接块的连接块安装孔相连；

所述丝杠包括一体成形的第一轴段、第一螺纹段、第二轴段；所述第一联轴器内安装有丝杠的第二轴段；所述丝杠的第一螺纹段与丝杠螺母上的丝杠螺母内螺纹啮合相连。

所述第一滚轮曲面和第二滚轮曲面的曲面形状与所需滚压成形的波纹形状一致。可根据波纹形状的不同而单独成对更换。

所述圆形底盖的中心位置开设有丝杠孔，所述圆形底盖的丝杠孔内通过轴承安装有丝杠的第一轴段；所述圆形底盖上均布安装有6根T形导轨，所述圆形底盖的T形导轨上活动安装有支撑杆的T形槽；通过支撑杆在T形导轨上的滑动，实现滚轮组的外向推出和向内收拢；所述圆形底盖另一侧上安装有滚动连接轴固定块，所述滚动连接轴固定块上开设有滚动连接轴连接孔和用于圆形底盖和滚动连接轴固定用的紧定孔，所述滚动连接轴连接孔内固定安装有滚动连接轴；

所述圆形底盖上安装有T形导轨的一侧的圆周边上均布安装有6个底盖安装平台，且所述底盖安装平台分布位置为每2根T形导轨之间的圆形底盖的圆周边上；所述底盖安装平台上开设有底盖安装平台安装孔；

所述电机安装架包括四方形电机安装平台，所述四方形电机安装平台的四个角通过安装架支撑杆与圆环形安装环相连；所述四方形电机安装平台中间位置开设有联轴器安装通孔；所述四方形电机安装平台上还开设有电机安装孔，所述第一电机利用电机安装孔与四方形电机安装平台通过螺钉固连；所述圆环形安装环上均布安装有4个筒体安装平台，所述圆环形安装环上均布开设有4个圆形端盖安装让位槽，且所述筒体安装平台和圆形端盖安装让位槽间隔分布；所述筒体安装平台上开设有筒体安装孔。

所述筒体一端均布安装有4个电机安装架安装平台，所述筒体另一端均布安装有6个筒体安装平台，且每2个所述筒体安装平台之间还均布安装有支撑杆让位孔；

所述筒体的4个电机安装架安装平台与电机安装架的4个筒体安装平台分别通过螺栓螺母固连；所述圆形底盖上的6个底盖安装平台与筒体的6个筒体安装平台分别通过螺栓螺母固连；

所述圆筒箱体上开设有第二电机安装孔和第二联轴器安装孔；所述第二电机相连端的第二联轴器穿过第二联轴器安装孔后将第二电机的壳体与圆筒箱体的内壁的第二电机安装孔通过螺钉螺母固连。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明提出一种基于渐进成形技术的金属圆管滚压渐进成形用滚压模块，滚轮与管材滚动接触，摩擦力小、多对滚轮组同时对管材进行滚压成形，管材受力均匀，成形质量好。且滚轮的曲面形状与所需滚压成形的波纹管的波形一致，可根据波纹形状的不同单独更换滚轮，操作简单，通用性强。

(2)所述第一电机驱动第一联轴器转动，带动丝杠转动，通过丝杠和丝杠螺母的配合，将丝杠的旋转运动转化为丝杠螺母的移动；丝杠螺母的移动带动连接杆径向伸出，推动支撑杆在圆形底盖的T形导轨上的滑动，实现滚轮组的径向推出；同时，第二电机驱动第二联轴器转动，带动滚动连接轴，连同圆形底盖一起旋转，从而实现滚轮机构一边轴向旋转一边径向推出，最终实现滚压模块对金属圆管的滚压渐进成形。

(3)第一滚轮的轴肩和第二滚轮的轴承定位凸台对深沟球轴承进行轴向定位，使机构运行时精度更好，更加稳定；第一环槽和第二环槽让位于连接杆和深沟球轴承，以免影响连接杆和深沟球轴承的安装和运动，使机构更加有效、可靠。

(4)支撑杆上安装有限位平台，可防止滚轮组与筒体接触、干涉。

本发明能够地滚压成形出波纹高度高、波纹宽度窄的波纹管或胀形管，且模块化程度高、通用性强、机构稳定可靠。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中去掉筒体后的滚轮机构、径向撑开传动机构局部放大结构示意图；

图3是图1中去掉圆筒箱体后的轴向旋转传动机构局部放大结构示意图；

图4是图2中滚轮机构的放大剖视图；

图5是图2中支撑杆的放大结构示意图；

图6是图5的后视图；

图7是图4中第一滚轮的放大结构示意图；

图8是图4中第二滚轮的放大结构示意图；

图9是图2中连接杆的放大结构示意图；

图10是图2中丝杠螺母的放大结构示意图；

图11是图2中丝杠的放大结构示意图；

图12是图2中圆形底盖的放大结构示意图；

图13是图11的后视图；

图14是图2中电机安装架的放大结构示意图；

图15是图1中筒体的放大结构示意图；

图16是图1中圆筒箱体的放大结构示意图。

具体实施方式

本实施例的一种金属圆管滚压渐进成形用滚压模块，如图1-16所示，包括滚轮机构1、径向撑开传动机构2、轴向旋转传动机构3和支架4；所述滚轮机构1包括由第一滚轮11第二滚轮12组成的滚轮组、支撑杆13；所述径向撑开传动机构2包括第一电机21、第一联轴器22、丝杠23和丝杠螺母24和连接杆25；所述轴向旋转传动机构3包括第二电机31、第二联轴器32、滚动连接轴33；所述支架4包括电机安装架41、筒体42、圆形底盖43、圆筒箱体44；其中第一电机21、电机安装架41、第一联轴器22、丝杠23、丝杠螺母24、圆形底盖43、滚动连接轴33、第二联轴器32和第二电机31同轴安装；

所述圆形底盖43上均布安装有6根支撑杆13，所述支撑杆13的一端安装有滚轮组，且所述的滚轮组位于圆形底盖43的外侧；所述丝杠23的一端通过第一联轴器22与第一电机21相连，且所述丝杠23与第一电机21之间的第一联轴器22上还套装有电机安装架41，所述电机安装架41上固定安装有第一电机21，所述丝杠23的另一端通过轴承与圆形底盖43相连；所述丝杠螺母24与丝杠23啮合相连；所述连接杆25的一端与支撑杆13的另一端相连，所述连接杆25的另一端与丝杠螺母24外壁相连；所述电机安装架41与圆形底盖42之间安装有筒体42；

所述圆筒箱体44内固定安装有第二电机31；所述滚动连接轴33的一端通过第二联轴器32与第二电机31连接，另一端与圆形底盖43固连。

所述滚轮机构1包括6组由第一滚轮11第二滚轮12组成的滚轮组；所述6根支撑杆13上分别安装有1组滚轮组；所述支撑杆13的一端端部开设有支撑杆轴承安装孔131，所述支撑杆轴承安装孔131内安装有深沟球轴承14；且位于所述支撑杆13一侧位置的深沟球轴承14上安装有第一滚轮11，位于所述支撑杆13另一侧位置的深沟球轴承14上安装有第二滚轮12；且所述第二滚轮12与第一滚轮11通过螺钉15和螺母16固连；

所述支撑杆轴承安装孔131下方位置的支撑杆13上还开设有限位平台132，用以防止滚轮组与筒体42、圆形底盖43接触，所述支撑杆13另一端侧面安装有转接连接平台133，所述支撑杆13侧面开设有T形槽135；所述转接连接平台133上开设有支撑杆轴安装通孔134，所述转接连接平台133通过支撑杆轴安装通孔134与连接杆25相连；

所述第一滚轮11为一面为曲面，一面为平面的滚轮；所述第一滚轮11上平面侧开设有支撑杆轴承安装孔131和深沟球轴承14安装用第一环槽113，所述第一滚轮11上平面侧中间位置开设有螺钉安装通孔116，所述螺钉安装通孔116外周的第一滚轮11上开设有与深沟球轴承14内孔配合用的轴面111，所述轴面111底部的第一滚轮11上开设有呈台阶状的轴肩112；所述第一滚轮11上曲面侧的第一滚轮曲面115中间位置开设有第一凹台114，且所述第一凹台114与螺钉安装通孔116中心位置连通；

所述第二滚轮12也为一面为曲面，一面为平面的滚轮；所述第二滚轮12上平面侧开设有第一滚轮11上轴面111配合使用的轴面安装凹台121；所述第二滚轮12上平面侧中间位置开设有螺母安装通孔126，所述轴面安装凹台121外周开设有支撑杆轴承安装孔131和深沟球轴承14安装用第二环槽123，所述第二环槽123和轴面安装凹台121之间开设有与第一滚轮11上呈台阶状的轴肩112配合使用的轴承定位凸台122；所述第二滚轮12上曲面侧的第二滚轮曲面125中间位置开设有第二凹台124，且所述第二凹台124、螺母安装通孔126、轴面安装凹台121、第二环槽123、轴承定位凸台122中心位置连通；

所述连接杆25的两端一体成形安装有连接杆连接平台251，且所述连接杆连接平台251的侧面开设有连接杆安装通孔252；

所述丝杠螺母24的外侧安装有与连接杆25根数相等且位置对应的连接块241，所述连接块241上开设有连接块安装孔242，所述丝杠螺母24中空内侧开设有丝杠螺母内螺纹243；

所述丝杠螺母内螺纹243与丝杆23啮合相连；所述连接杆25一端的连接杆连接平台251通过连接杆安装通孔252利用销与支撑杆13上的转接连接平台133的支撑杆轴安装通孔134相连，所述连接杆25另一端的连接杆连接平台251通过连接杆安装通孔252利用销与丝杠螺母24上连接块241的连接块安装孔242相连；

所述丝杠23包括一体成形的第一轴段231、第一螺纹段232、第二轴段233；所述第一联轴器22内安装有丝杠23的第二轴段233；所述丝杠23的第一螺纹段232与丝杠螺母24上的丝杠螺母内螺纹243啮合相连。

所述第一滚轮11的轴肩112和第二滚轮12的轴承定位凸台122对深沟球轴承14进行轴向定位。所述第一环槽113和第二环槽123让位于支撑杆13和深沟球轴承14，以免影响深沟球轴承14的运动。所述第一滚轮11的第一凹台114和第二滚轮12的第二凹台124用于安装螺钉15和螺母16，且保证螺钉15和螺母16均在第一滚轮11的第一滚轮曲面115和第二滚轮12的第二滚轮曲面125内，以免影响金属波纹管的滚压胀形的成形质量。

所述第一滚轮曲面115和第二滚轮曲面125的曲面形状与所需滚压成形的波纹形状一致。可根据波纹形状的不同而单独成对更换。

所述圆形底盖43的中心位置开设有丝杠孔432，所述圆形底盖43的丝杠孔432内通过轴承安装有丝杠23的第一轴段231；所述圆形底盖43上均布安装有6根T形导轨431，所述圆形底盖43的T形导轨431上活动安装有支撑杆13的T形槽135；通过支撑杆13在T形导轨431上的滑动，实现滚轮组的外向推出和向内收拢；所述圆形底盖43另一侧上安装有滚动连接轴固定块435，所述滚动连接轴固定块435上开设有滚动连接轴连接孔436和用于圆形底盖43和滚动连接轴33固定用的紧定孔437，所述滚动连接轴连接孔436437内固定安装有滚动连接轴33；

所述圆形底盖43上安装有T形导轨431的一侧的圆周边上均布安装有6个底盖安装平台433，且所述底盖安装平台433分布位置为每2根T形导轨431之间的圆形底盖43的圆周边上；所述底盖安装平台433上开设有底盖安装平台安装孔434；

所述电机安装架41包括四方形电机安装平台412，所述四方形电机安装平台412的四个角通过安装架支撑杆416与圆环形安装环417相连；所述四方形电机安装平台412中间位置开设有联轴器安装通孔411；所述四方形电机安装平台412上还开设有电机安装孔413，所述第一电机11利用电机安装孔413与四方形电机安装平台412通过螺钉固连；所述圆环形安装环417上均布安装有4个筒体安装平台414，所述圆环形安装环417上均布开设有4个圆形端盖安装让位槽415，且所述筒体安装平台414和圆形端盖安装让位槽415间隔分布；所述筒体安装平台414上开设有筒体安装孔418。

所述筒体42一端均布安装有4个电机安装架安装平台421，所述筒体42另一端均布安装有6个筒体安装平台422，且每2个所述筒体安装平台422之间还均布安装有支撑杆让位孔423；

所述筒体42的4个电机安装架安装平台421与电机安装架41的4个筒体安装平台414分别通过螺栓螺母固连；所述圆形底盖43上的6个底盖安装平台433与筒体42的6个筒体安装平台422分别通过螺栓螺母固连；

所述圆筒箱体44上开设有第二电机安装孔441和第二联轴器安装孔442；所述第二电机31相连端的第二联轴器32穿过第二联轴器安装孔442后将第二电机31的壳体与圆筒箱体44的内壁的第二电机安装孔441通过螺钉螺母固连。

所述第一电机21驱动第一联轴器22转动，从而带动丝杠23转动；丝杠23和丝杠螺母24啮合，将丝杠23的旋转运动转化为丝杠螺母24的移动；丝杠螺母24的移动，带动6根连接杆25径向伸出，推动支撑杆13在圆形底盖43的T形导轨431上的滑动，实现滚轮组的径向推出；同时，第二电机31驱动第二联轴器32转动，带动滚动连接轴33，连同圆形底盖43一起旋转，从而实现滚轮机构1一边轴向旋转一边径向推出，最终实现滚压模块对金属圆管的滚压渐进胀形成形。

工作时，第一电机21驱动第一联轴器22转动，带动丝杠23转动；丝杠23和丝杠螺母24啮合，将丝杠23的旋转运动转化为丝杠螺母24的移动；丝杠螺母24在丝杠23上的移动，带动6根连接杆25径向伸出，推动支撑杆13在圆形底盖43的T形导轨431上的滑动，实现滚轮组的径向推出；同时，第二电机31驱动第二联轴器32转动，带动滚动连接轴33，连同圆形底盖43一起旋转，从而实现滚轮机构1一边轴向旋转一边径向推出，最终实现滚压模块对金属圆管的滚压渐进胀形成形。滚压成形结束，第二电机31停止运转，第一电机21反向运转，使滚轮机构1轴向收缩，并退出。

本实施例提出的一种金属圆管滚压渐进成形用滚压模块，滚轮与管材滚动接触，摩擦力小、多对滚轮组同时对管材进行滚压成形，管材受力均匀，成形质量好。且滚轮的曲面形状与所需滚压成形的波纹管的波形一致，可根据波纹形状的不同单独更换滚轮，操作简单，通用性强。所述第一电机驱动第一联轴器转动，带动丝杠转动，通过丝杠和丝杠螺母的配合，将丝杠的旋转运动转化为丝杠螺母的移动；丝杠螺母的移动带动连接杆径向伸出，推动支撑杆在圆形底盖的T形导轨上的滑动，实现滚轮组的径向推出；同时，第二电机驱动第二联轴器转动，带动滚动连接轴，连同圆形底盖一起旋转，从而实现滚轮机构一边轴向旋转一边径向推出，最终实现滚压模块对金属圆管的滚压渐进成形。第一滚轮的轴肩和第二滚轮的轴承定位凸台对深沟球轴承进行轴向定位，使机构运行时精度更好，更加稳定；第一环槽和第二环槽让位于连接杆和深沟球轴承，以免影响连接杆和深沟球轴承的安装和运动，使机构更加有效、可靠。支撑杆上安装有限位平台，可防止滚轮组与筒体接触、干涉。综上本实施例能够地滚压成形出波纹高度高、波纹宽度窄的波纹管或胀形管，且模块化程度高、通用性强、机构稳定可靠。